岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (6): 1625-1634.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1493

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土工袋界面动力特性的循环直剪试验研究

王柳江,刘斯宏,赵志杰,沈超敏,鲁洋   

  1. 河海大学 水利水电学院,江苏 南京 210098
  • 收稿日期:2020-10-07 修回日期:2021-05-08 出版日期:2021-06-11 发布日期:2021-06-15
  • 作者简介:王柳江,男,1985年生,博士,副教授,主要从事土石坝工程及地基处理技术方面的工作
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(No.2017YFE0128900);中央高校基本科研业务费(No.2017B624X14,No.B200205028)。

Experimental study on dynamic behaviour for soilbag interface using cyclic direct shearing test

WANG Liu-jiang, LIU Si-hong, ZHAO Zhi-jie, SHEN Chao-min, LU Yang   

  1. College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China
  • Received:2020-10-07 Revised:2021-05-08 Online:2021-06-11 Published:2021-06-15
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key R&D Program of China(2017YFE0128900) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (2017B624X14,B200205028).

摘要: 由于多层土工袋组合体袋子与袋子之间的非连续性,将其作为低层建筑物的地基具有较好的减振消能效果,但目前对土工袋界面动力特性的研究较少。为此,利用大型直剪仪,进行了土工袋界面和纯天然河砂的水平变幅循环剪切试验,分析循环荷载作用下土工袋界面和纯天然河砂的剪应力、竖向位移、动剪切刚度以及等效阻尼比随剪切位移的变化规律,探讨水平循环荷载作用下上、下土工袋的界面摩擦特性。结果表明,土工袋界面初始剪切刚度、峰值剪应力和应变软化现象较纯天然河砂有所减弱,但其滞回曲线更为饱满,Kondner-Zelasko模型能够较好地描述其骨干曲线;除在较低竖向应力和较大剪切位移时表现出一定的剪胀性,土工袋界面主要表现为剪缩性,且总体剪缩量随着竖向压力、循环次数和剪切幅度的增加而增大,但每一个循环中的竖向位移变化幅度较纯天然河砂明显减小;相较于纯天然河砂,土工袋界面的动剪切刚度减小,等效阻尼比增大,这进一步阐明了土工袋结构体减隔振机制。

关键词: 土工袋界面, 动力特性, 循环剪切试验, 阻尼比, 减隔振材料

Abstract: Since the layered soilbags is a congeries of individual soilbags, the discontinuous surface between the soilbags has the effect to reduce and absorb the vibration energy when it is used as foundation for low-rise building. However, the dynamic behaviour between soilbag interface was rarely studied so far. Using the large-scale direct shearing apparatus, the cyclic shearing tests were conducted on the soilbag interface and pure natural sand, and the variations of the shear stress, vertical displacement, dynamic shear stiffness, and equivalent damping ratio with shear displacement were compared. In addition, the interfacial frictional behaviour between the upper and lower soilbags was discussed. The results show that the initial shear stiffness, peak shear stress, and strain softening behaviour for soilbag interface are reduced compared to those of pure natural sand, but the shear stress-displacement loop is larger. The skeleton curve of soilbag interface can be better described using the Kondner-Zelasko model. For soilbag interface, an obvious contractive deformation is observed during cyclic shearing, while the dilatation is only observed under the low vertical stress and large shear displacement. The total contraction increases with increasing vertical stress, cyclic number and shear amplitude, and the change of vertical displacement within each cycle is smaller than that of pure natural sand. Additionally, the dynamic shear stiffness of soilbag interface is smaller than pure nature sand, but the equivalent damping ratio becomes larger, which indicates the advantage of soilbag structures to reduce vibration.

Key words: soilbag interface, dynamic behaviour, cyclic shearing test, damping ratio, vibration reduction material

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